ENERGÍA. DESCRIPCIÓN Y APLICACIONES EN LOS PRÓXIMOS VEINTE AÑOS, LA DEMANDA MUNDIAL DE ENERGÍA SE DUPLICAR√Å PARA RESPONDER, EN PARTICULAR, A LAS NECESIDADES DE LOS PAÍSES EN DESARROLLO. SI PERSISTIESE EL PATR√ìN ACTUAL DE CONSUMO MASIVO DE ENERGÍAS FÓSILES (PETRÓLEO Y CARBÓN), SE LLEGARÍA A UNA SITUACIÓN SIN SALIDA POR DOS MOTIVOS: EL AGOTAMIENTO DE ESTOS RECURSOS Y EL YA CRÍTICO CALENTAMIENTO PLANETARIO POR EFECTO DE LOS GASES DE EFECTO INVERNADERO. A ELLO SE AÑADE LOS GRAVES DAÑOS PARA LA SALUD QUE ENTRAÑA LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA. Ante esta situación la política energética de la Unión se dirige por una parte a incrementar la aportación de las energías renovables al total del consumo en Europa y por otro la optimización de las tecnologías para una producción limpia de energía de origen fósil. La situación energética radicalmente distinta después de Kioto convierte las energías sostenibles y no contaminantes en una apuesta considerable. El objetivo explícito de la estrategia energética europea consistente en triplicar la proporción de éstas en los próximos 15 años ha dejado de ser un mero deseo para tornarse a necesidad. ENERGÍAS RENOVABLES En el año 2005 la contribución de las energías renovables a la producción de energía era del 14% y del 10% a la generación de calor, siendo la contribución global del 8,5%. El objetivo es que estas energías supongan un 20% del consumo en Europa para el año 2020. Al frente de las energías renovables europeas que se explotan en la actualidad, la energía hidráulica proporciona el 13% de la producción de electricidad de la Unión. Al margen de la creación de microcentrales fluviales adaptadas a situaciones concretas, la energía hidráulica marina (olas y mareas) constituye en estos momentos el ámbito de investigación más interesante. La energía eólica ocupa el segundo lugar: el parque instalado representa prácticamente una potencia total de 4 000 megavatios (MW). En algunos lugares, las instalaciones alcanzan grandes dimensiones, principalmente a lo largo de las costas del Mar del Norte y en el Mediterráneo. Gracias a la investigación intensiva en los ámbitos de la aerodinámica y la mecánica, se han logrado progresos técnicos considerables y un coste del kilovatio-hora muy competitivo. Las modernas turbinas eólicas extraen la energía del viento mediante la transferencia de la velocidad del aire a las aspas del rotor. La energía que puede ser generada por las turbinas depende de la densidad del aire, la velocidad del viento y el tamaño de la turbina. Los rotores de la mayoría de las turbinas se colocan frente al viento y se mueven siguiendo los cambios en la dirección del viento. La energía se concentra en el eje rotatorio se convierte en electricidad. El desarrollo de potentes centrales eólicas sobre plataformas en alta mar abre prometedoras perspectivas para este sector. La primera granja eólica en alta mar se construyó en 1998 en el Mar Báltico, cerca de la isla de Gotland. El proyecto DOWNVInD (2007) dirigido a los avances tecnológicos que permitan el desarrollo de parques eólicos marinos en alta mar. Incorpora un proyecto de demostración para instalar y monitorizar dos generadores eólicos de turbina en las aguas cercanas a la costa del Noreste de Escocia. Este proyecto debería servir como pionero en el desarrollo de parques eólicos en aguas profundas. Las tecnologías del hidrógeno abarcan diversas tecnologías, desde la producción, el almacenamiento y la distribución, a tecnologías de uso final en distintos campos de aplicación. (.. la energía del hidrógeno y las pilas…una visión para nuestro futuro, 2003. Cuadros Resumen de las tecnologías de producción y de almacenamiento del hidrógeno) Informe final del Grupo de alto nivel DG de Investigación (Dirección J-Energía). El hidrógeno no es una fuente de energía primaria como el carbón y el gas, sino un vector energético. Inicialmente se producirá utilizando los sistemas energéticos existentes basados en distintos sectores y fuentes primarias convencionales. A plazo más largo, las energías renovables se convertirán en la fuente más importante para la producción de hidrógeno. Los científicos van tras dos pistas distintas. Una, muy avanzada y en fase de desarrollo, se refiere a las pilas de combustible. La otra, mucho más remota, se refiere a la fusión de núcleos de hidrógeno. A diferencia de las pilas convencionales, que agotan los reactivos electroquímicos que generan la corriente, las pilas de combustible son generadores de electricidad (y, accesoriamente, de calor) que utilizan la reacción entre el hidrógeno que se renueva continuamente (como combustible) y el oxígeno del aire (como comburente) para producir agua liberando electrones. En el área de la ciencia y la tecnología, Europa tiene una buena capacidad de investigación básica, especialmente en los campos de la química, la ciencia de materiales y los sistemas energéticos. Esto es importante para varias tecnologías de hidrógeno y las pilas de combustible. Varios proyectos piloto europeos se han centrado en mercados especializados, como la producción de hidrógeno a partir de energías renovables y la conversión en ubicaciones remotas, el suministro auxiliar de energía de reserva para hogares y el proyecto piloto UCTE/ECTOS de 33 autobuses en 10 ciudades con 10 puestos para reponer combustible y un presupuesto total de 100 millones de euros. En cuanto a los mercados y las industrias, Europa es líder en el campo de la producción industrial, el tratamiento y la distribución de hidrógeno, con protagonistas como Linde y Air Liquide. Varias empresas, como Ahlstrom y Gotaverken, están desarrollando procesos para la gasificación de biomasa. En el campo de la electrólisis convencional, Hydro es uno de los principales fabricantes. En cambio los fabricantes de PEMF (Pila de combustible de membrana de intercambio de protones) europeos no están en buena posición para entrar en el mercado de automoción si se les compara con las empresas de Estados Unidos. ENERGÍA NUCLEAR En general se ha aceptado el uso del hidrógeno como portador de energía como un prometedor sustituto futuro de los combustibles fósiles que permitirá afrontar los problemas de la degradación del medio ambiente y de suministro energético. Las centrales nucleares producen actualmente alrededor de un tercio de la electricidad y un 15 % de la energía consumida en la Unión Europea (UE). Este sector representa una fuente de energía con baja emisión de carbono y costes relativamente estables, lo que la hace interesante desde el punto de vista de la seguridad del abastecimiento y de la lucha contra el cambio climático. No obstante, corresponde a cada Estado miembro elegir si desea recurrir a la energía nuclear o no. En 1957 la Comunidad Europea de la Energía Atómica (Euratom) creó las condiciones para el desarrollo de la energía nuclear en Esta Campaña ha recibido financiación de la Comisión Europea (DG de Prensa y Comunicación) Toda la información de la campaña en: www.idepa.es/Europa/I+D+i ¿Se convertirá el hidrógeno en el combustible renovable e inagotable del futuro? ENERGÍA. DESCRIPCIÓN Y APLICACIONES Europa. Sus misiones incluían, en particular, el fomento de la cooperación en el ámbito la investigación, la protección de la población gracias al establecimiento de criterios de seguridad uniformes, el abastecimiento suficiente y equitativo de minerales y combustibles nucleares y el control del uso pacífico de las materias nucleares, así como la cooperación con otros países y organizaciones internacionales. Desarrollar de forma sostenible la energía de fusión y responder a las necesidades de la fisión nuclear en materia de seguridad, gestión de los residuos, eficiencia y competitividad: éstos son los principales objetivos del 7º PM específico de investigación y formación en materia nuclear. A cada uno de los tres ámbitos temáticos de investigación (energía de fusión nuclear, energía de fisión nuclear y protección contra las radiaciones) corresponden objetivos específicos, que darán lugar a toda una serie de actividades para su aplicación en los próximos cuatro años. Además, se ha creado una empresa común europea, con sede en Barcelona, para el ITER (reactor termonuclear experimental internacional) y el desarrollo de la energía de fusión, con el fin de fomentar la investigación científica y el desarrollo tecnológico en este campo. EL CARBÓN En general se consideran tres maneras de enfrentar el problema: captura post- combustión, captura pre-combustión y oxi-combustión. La captura post- combustión puede instalarse ya en las plantas existentes aunque la baja presión de CO2 en los gases de salida hace que haya que tratar una gran cantidad de gases y encarece el proceso. Las opciones desarrolladas a escala mayor son el lavado con aminas. Otros procedimientos como la utilización de ciclos de carbonatación calcinación están en fase de desarrollo. Alternativamente la captura pre-combustión pasa por la gasificación del carbón para formar gas de síntesis y, una vez eliminado el CO2 con un sistema similar al que podría aplicarse en el caso anterior, el H2 resultante se quemaría sin emisión de CO2. Como ventaja comparada con la anterior tiene que el volumen de gas a tratar es mucho menor y que las plantas de gasificación integrada son más eficaces, aunque solo sería aplicable en plantas de nueva creación. La opción de oxi-combustión consiste esencialmente en quemar el combustible con un gas carente de nitrógeno, para ello es preciso la instalación de una unidad de separación de aire que proporcione el oxígeno necesario, este oxígeno, mezclado con CO2 recirculado para moderar la temperatura, será el gas de reacción y nos proporcionará a la salida de la caldera una corriente casi pura de CO2 lista para ser secada, comprimida y confinada. Las ventajas que en principio tiene la oxi-combustión es que permite aprovechar una parte de las instalaciones existentes, aunque por el momento, las opciones tecnológicas disponibles para la unidad de separación de gases (ASU) consumen mucha energía y penalizan la eficacia. Los objetivos relativos a las energías renovables no son suficientes para abastecernos de la energía que se requerirá. Por lo que el consumo de combustibles fósiles, en especial el carbón, seguirá siendo una necesidad. El carbón en la actualidad es el combustible utilizado para la generación del 40% de la electricidad mundial (84% en Austria, 75% en China, Sudáfrica y Dinamarca y 50% en EEUU) y del 70% de la producción mundial de acero, siendo utilizado además en innumerables procesos químicos (fabricación de ladrillos, azulejos, cementos, plásticos, tintes y explosivos, etc). A su favor el carbón tiene que es muy abundante con reservas aseguradas de 450 años y probables de 2 billones de toneladas o 1.000 años al nivel de consumo actual, es económicamente accesible, no está excesivamente localizado geográficamente y su transporte es fácil y seguro. En contra, el carbón tiene el ser el combustible con más contenido de carbono y que, por lo tanto, más contribuye a las emisiones de gases efecto invernadero (80% más emisiones que el gas natural), siendo responsable del 47% de las emisiones de CO2 mundiales o lo que es lo mismo 2.700 millones de toneladas anuales a nivel mundial. Sólo en 11 grandes ciudades chinas la combustión de carbón es responsable de 50.000 muertes prematuras anuales y 400.000 casos nuevos de bronquitis crónicas al año según afirma un informe del programa de las Naciones Unidas para el medio ambiente. En el mundo y según el Instituto Workdwatch es responsable de un millón y medio de muertes anuales. El futuro del carbón pasa por aumentar la eficiencia de las plantas (un incremento del 10% en la eficiencia supone una reducción del 25% de las emisiones) y reducir los costes de generación. Para ello, los diferentes programas nacionales e internacionales en esta tecnología proponen el desarrollo de nuevas tecnologías basadas en carbón pulverizado, plantas de ciclo combinado (IGCC) y sobre todo la integración del sistema de generación con tecnologías de captura y almacenamiento de CO2. Los objetivos marcados son que en el 2030 todas las plantas térmicas de carbón tengan eficiencias entorno al 45-50% (frente al 30% actual) y una captura del 90% de los gases de efecto invernadero. Esta Campaña ha recibido financiación de la Comisión Europea (DG de Prensa y Comunicación) Dentro de estas opciones tecnológicas hay oportunidades de desarrollo en membranas para separación de gases, catalizadores para optimizar los procesos, materiales que aguanten temperaturas cada vez más elevadas, etc... En relación con la captura del CO2. En la reciente Conferencia sobre el clima, celebrada en Nairobi (Kenia), algunos países han defendido este procedimiento como manera de obtener créditos para emitir CO2 y como posible proyecto de Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL). Asimismo, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC en sus siglas inglesas), un equipo de expertos creado por Naciones Unidas, subraya el futuro prometedor para las empresas especializadas en tecnologías eficientes en carbono, con un mercado que podría alcanzar los 500.000 millones de euros en 2050. Toda la información de la campaña en: www.idepa.es/Europa/I+D+i ENERGÍA. DESCRIPCIÓN Y APLICACIONES No es de extrañar que países como Estados Unidos, la Unión Europea, Australia, Japón o China aumenten sus inversiones en diversos proyectos para cubrir las distintas posibilidades tecnológicas de captura, transporte y almacenamiento del CO2. En Estados Unidos, el proyecto "Futurgen" plantea la captura del CO2 procedente de la producción de electricidad e hidrógeno a partir del carbón. Por su parte, los responsables de "Weyburn" almacenan el CO2 emitido en una planta de gasificación de carbón norteamericana para su posterior transporte y almacenamiento en una reserva activa de petróleo en Canadá, que también financia la investigación. Por su parte, la UE ha triplicado la financiación de este tipo de investigaciones, y alberga gran variedad de proyectos que tratan de cubrir todas las posibles opciones. Por ejemplo, la ciudad danesa de Esbjerg cuenta, dentro del proyecto "Castor", con la mayor planta del mundo de almacenamiento de CO2 bajo tierra. Fruto del trabajo de 30 socios industriales y diversos centros de investigación de 11 países europeos, sus responsables pretenden recoger el 90% del CO2 de las centrales térmicas de carbón y hacer competitiva esta tecnología. Asimismo, los científicos atesoran muchas esperanzas en el Mar del Norte. La empresa noruega Statoil viene bombeando desde 1996 varios millones de toneladas de este gas a una capa de arenisca situada a 700 metros bajo el lecho marino. En este sentido, los expertos destacan las posibilidades de las formaciones geológicas que en pasado fueron reservas de petróleo y gas. Por otra parte, los responsables del proyecto europeo "Gestco" se centran en un gran acuífero de aquella zona, que permitiría inyectar todo el CO2 europeo durante los próximos cincuenta o cien años. Las iniciativas en España están siendo desarrolladas principalmente por Elcogás, el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y dentro de este último el Instituto Nacional del Carbón (INCAR) o el Instituto Geológico y Minero de España (IGME). En España cabe destacar el proyecto que llevará a cabo la Ciudad de la Energía en León que consiste en la construcción de una planta piloto modular de oxi-combustión de 20-30 MW y un proyecto CENIT financiado por el Ministerio de Industria en el que participan Unión FENOSA y otras 14 empresas, así como 160 investigadores que abarcará desde la mejora de la eficiencia del ciclo e hibridación e integración con biomasa hasta la captura post-combustión y el almacenamiento en formaciones geológicas salinas profundas. En cualquier caso, los expertos recuerdan que estos sistemas no son competitivos en la actualidad, debido a sus elevados costes. A pesar de ello, sostienen, el desarrollo tecnológico podría hacerlas viables dentro de dos décadas, reduciendo con ello a la mitad las emisiones mundiales de CO2. Fuentes: CE / D.G. de Energía y transporte Renewables make the difference. DG for Energy and transport. 2007 Tecnologías Clace para la Energía en Europa Actividades de la Unión Europea / Energía nuclear Esta Campaña ha recibido financiación de la Comisión Europea (DG de Prensa y Comunicación) Toda la información de la campaña en: www.idepa.es/Europa/I+D+i